Um einen funktionssicheren Betrieb der Wärmepumpe zu gewährleisten, muss der in den Geräteinformationen angegebene Mindest-Heizwasserdurchfluss in allen Betriebszuständen sichergestellt werden. Die Umwälzpumpe ist so zu dimensionieren, dass bei maximalem Druckverlust in der Anlage (fast alle Heizkreise geschlossen) der Wasserdurchsatz durch die Wärmepumpe sichergestellt ist.

Der angegebene Mindest-Heizwasserdurchsatz ist unabhängig vom Schaltwert eines eingebauten Durchflussschalters anlagenseitig sicherzustellen und darf in keinem Betriebszustand unterschritten werden. Ein eingebauter Durchflussschalter dient ausschließlich zur Abschaltung der Wärmepumpe bei einem außergewöhnlichen Abfall des Heizwasserdurchsatzes und nicht zur Überwachung und Absicherung des geforderten Mindest-Heizwasserdurchsatzes.

Die Ermittlung der erforderlichen Temperaturspreizung kann auf zwei Arten erfolgen:

• Rechnerische Ermittlung der Temperaturspreizung

• Temperaturspreizung in Abhängigkeit der Wärmequellentemperatur

Bei der Festlegung des Heizwasserdurchsatzes im Erzeugerkreis der Wärmepumpe müssen verschiedene Punkte berücksichtigt werden. So muss der Mindest-Heizwasserdurchsatz in allen Betriebszuständen sicher gestellt werden.

Bei niedrigeren Vorlauftemperaturen ist ein höherer Volumenstrom vorzusehen. Folgende Spreizungen werden im Auslegungspunkt empfohlen:

• 35°C: ca. 5 K Spreizung, jedoch auf keinen Fall unter Mindest-Heizwasserdurchsatz

• 45°C: ca. 7 K Spreizung, jedoch auf keinen Fall unter Mindest-Heizwasserdurchsatz

• 55°C: max. 10 K Spreizung, jedoch auf keinen Fall unter Mindest-Heizwasserdurchsatz

• 65°C: max. 10 K Spreizung, jedoch auf keinen Fall unter Mindest-Heizwasserdurchsatz

Bei Anlagen mit extrem niedrigen Systemtemperaturen (Rücklauftemperaturen < 25°C) ist bei Planungen eine max. Spreizung von 5 K im Auslegungspunkt vorzugeben. Bei Anlagen zum Heizen und Kühlen ist auf den höchsten geforderten Wasserdurchsatz (Heizwasser- oder Kühlwasserdurchsatz) auszulegen.

Rechnerische Ermittlung der Temperaturspreizung

• Bestimmen der momentanen Heizleistung der Wärmepumpe aus den Heizleistungskurven bei durchschnittlicher Wärmequellentemperatur

• Berechnung der erforderlichen Spreizung über den in den Geräteinformationen angegebenen Mindest-Heizwasserdurchsatz

Beispiel Luft/Wasser-Wärmepumpe:

Wärmeleistung Q_WP = 10,9 kW bei A10/W35

Spez. Wärmekapazität von Wasser: 1,163 Wh/kg K

Erforderlicher Mindestheizwasserdurchfluss: z.B. V = 1000 l/h = 1000 kg/h

Erforderliche Spreizung:

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Temperaturspreizung in Abhängigkeit der Wärmequellentemperatur

Bei nicht drehzahlgeregelten Wärmepumpen (Fix-Speed / ohne Inverter), insbesondere bei der Wärmequelle Außenluft ist die von der Wärmepumpe erzeugte Heizleistung stark von der aktuellen Wärmequellentemperatur abhängig. Die maximale Temperaturspreizung in Abhängigkeit der Wärmequellentemperatur ist den folgenden Tabellen zu entnehmen.

Luft/Wasser-Wärmepumpe

Sole/Wasser-Wärmepumpe

Wasser/Wasser-Wärmepumpe

Überströmventil

Bei Anlagen mit einem Heizkreis kann mit einer gemeinsamen Heizungsumwälzpumpe (M13) die Wärmepumpe und das Heizsystem durchströmt werden.

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Hydraulischer Einbindungsvorschlag Überströmventil

Bei Einsatz von Raumtemperaturreglern kommt es zu schwankenden Volumenströmen im Verbraucherkreis. Ein im Erzeugerkreis eingebautes Überströmventil – nach der ungeregelten Heizungsumwälzpumpe (M13) – muss diese Volumenstromänderungen ausgleichen.

Bei steigendem Druckverlust im Verbraucherkreis (z.B. durch schließende Ventile) wird ein Teilvolumenstrom über das Überströmventil geleitet und sichert den Mindestheizwasserdurchfluss durch die Wärmepumpe.

Einstellung Überströmventil

• Zur Einstellung des Überströmventils werden alle Regelorgane (Stellantriebe, Thermostatventile…) der Heizkreise geschlossen, so dass der für den Wasserdurchsatz ungünstigste Betriebszustand vorliegt.

• Das Überströmventil ist so weit zu öffnen, dass sich bei der aktuellen Wärmequellentemperatur die angegebene maximale Temperaturspreizung zwischen Heizungsvor- und rücklauf ergibt. Die Temperaturspreizung ist möglichst nahe an der Wärmepumpe zu messen.

Differenzdruckloser Verteiler

Durch die hydraulische Entkopplung des Erzeugerkreises vom Verbraucherkreis wird der Mindest-Heizwasserdurchsatz durch die Wärmepumpe in allen Betriebszuständen sichergestellt. Die Heizungsumwälzpumpe (M13) stellt den minimalen Heizwasserdurchfluss der Wärmepumpe in allen Betriebszuständen sicher, ohne dass manuelle Einstellungen erforderlich sind. Unterschiedliche Volumenströme im Erzeuger- und Verbraucherkreis werden über den differenzdrucklosen Verteiler ausgeglichen. Der Rohrquerschnitt des differenzdrucklosen Verteilers sollte den gleichen Durchmesser wie der Vor- und Rücklauf des Heizungssystems haben.

Doppelt differenzdruckloser Verteiler (DDV)

Der doppelt differenzdrucklose Verteiler ermöglicht den Mindest-Heizwasserdurchsatz der Wärmepumpe in Kombination mit einem Reihen-Pufferspeicher sicherzustellen ohne Kompromisse bei der Effizienz eingehen zu müssen. Mit jeweils einen differenzdrucklosen Verteiler vor und nach dem Reihen-Pufferspeicher erfolgt die Entkopplung von Erzeuger- und Verbraucherkreis. Zusätzlich ist jeder differenzdruckloser Verteiler mit einem Rückschlagventil ausgerüstet.

Vorteile des doppelt differenzdrucklosen Verteilers:

• Hydraulische Entkopplung von Erzeuger- und Verbraucherkreis

• Effizientere Pumpenregelung

• Reduktion von Mischungsverlusten gegenüber anderen Einbindungen

• Betrieb der Umwälzpumpe (M16) im Erzeugerkreis nur bei laufender Wärmepumpe, um unnötige Laufzeiten zu vermeiden

• Sicherstellung der Mindestlaufzeiten des Verdichters und bei der Abtauung in allen Betriebssituationen durch vollständige Durchströmung des Reihen-Pufferspeichers

• Kompakte und platzsparende Abmessungen durch geringere Puffervolumen möglich